JP2011061530A - 撮像装置及び撮像装置の制御方法 - Google Patents

撮像装置及び撮像装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】被写体の動き量に基づきシャッターチャンスに対する緊急性を判断して目標充電レベルを変更することで、シャッターチャンスを逃すケースを減らすことができるとともに、無駄に消費される電力を削減することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、ストロボ116を発光させるための電力を蓄えるメインコンデンサ117と、メインコンデンサ117の充電レベルを制御するストロボ制御部118と、撮像される被写体の動き量を検出する動き検出部121と、動き検出部121により検出された被写体の動き量に基づき、ストロボ制御部118に対する目標充電レベルを設定するカメラ制御部120と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、被写体を照射する発光装置を用いた撮影が可能なデジタルカメラ等の撮像装置、及び撮像装置の制御方法に関する。
写真撮影は、昼間の自然光の下で行う撮影、暗中で閃光を被写体に向けて発光させて撮影を行う所謂ストロボ撮影、自然光と閃光とを合わせて撮影を行う所謂日中シンクロ撮影など、様々な条件で行われている。
ストロボ撮影時の調光方式の1つとして、プリ発光方式がある。プリ発光方式は、撮影のための露光の前にストロボをプリ発光させて、プリ発光の被写体反射光量を測光することで適正な本発光量を計算し、計算した発光量で本発光を行う調光方式である。このとき、測光用の測光センサを備えていないデジタルカメラにおいては、撮像用のイメージセンサによりプリ発光の反射光測光を露光し、画像信号を測光に用いている。
ストロボは、予めメインコンデンサに電荷を充電しておき、発光タイミングにおいてキセノン管に電圧を印加すると共にトリガコイルに電流を流すことにより発光させる。このとき、メインコンデンサは通常、その定格電圧付近の目標充電レベル(フル充電)まで充電された状態で発光制御に入る。一定レベルのメインコンデンサ電圧から発光を行うことでプリ発光光量を一定化させ、その反射光の測光値に基づいて本発光量を計算するために好都合であるためである。
しかし、フル充電までメインコンデンサを充電するには時間を要するため、ストロボ発光を要するシーンでシャッターチャンスを逃すといった問題が生じることがある。また、本来フル充電までのメインコンデンサの充電が不要な、比較的小発光で済むようなシーンでもフル充電まで充電される画一的な充電制御方法では、電力が浪費されるといった問題も生じる。
この問題に対し、撮影モードの種類ごとに決められている光量を得るに足るだけの充電量だけ充電する技術が提案されている(特許文献1)。この提案では、多様な撮影シーンに対応する適切な発光量を確保しつつ、ストロボ撮影時に無駄に消費される電力を削減することができるとしている。
特開2006−072049号公報
しかし、上記特許文献1では、ストロボの必要発光量は、その時々の被写体の状況により異なるもので、撮影モードごとに発光量を適切に規定することは困難である。
そこで、本発明の目的は、シャッターチャンスを逃すケースを減らすことができるとともに、無駄に消費される電力を削減することができるようにすることにある。
上記目的を達成するために、本発明にかかる撮像装置は、発光部と、該発光部を発光させるための電力を蓄える蓄電部とを備える発光装置を用いた撮影が可能な撮像装置であって、撮像される被写体の動き量を検出する動き検出手段と、前記動き検出手段により検出された被写体の動き量が大きいほど前記蓄電部の目標充電レベルを小さい値に設定する充電レベル設定手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、シャッターチャンスを逃すケースを減らすことができるとともに、無駄に消費される電力を削減することができる。
本発明の第1の実施形態である撮像装置の構成例を説明するためのブロック図である。 撮像装置におけるストロボ撮影処理の一例を説明するためのフローチャート図である。 図2のステップS211での目標充電レベルの設定及び露出再設定の処理の一例を説明するためのフローチャート図である。 図2のステップS216における調光制御の一例を説明するための図である。 本発明の第2の実施形態である撮像装置におけるストロボ撮影処理の一例を説明するためのフローチャート図である。 目標充電レベル補正値を取得するための補正テーブルの一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態である撮像装置の構成例を説明するためのブロック図である。
図1において、絞り機構部102は、シャッタを兼ねており、撮像レンズ101を介して入射する光量を制限する。絞り駆動部103は、絞り機構部102を駆動する。撮像素子駆動部105は、CMOSセンサ等の撮像素子104を駆動する。前段信号処理部106は、相関2重サンプリングや感度設定に応じた画像信号に対する増幅制御を行う。カメラ信号処理部108は、A/D変換部107でデジタル化された信号を処理する。
画像データ圧縮伸長部109は、画像データの圧縮、伸長を行い、画像メモリ110や画像データ記録再生部111に出力する。画像データ記録再生部111は、半導体メモリ等の記録媒体112に対して圧縮した画像データの記録及び再生を行う。表示駆動部113は、液晶やCRT等の表示部114を駆動する。メインコンデンサ117は、蓄電部の一例であり、発光部であるストロボ116を発光させるための電力を蓄える。
ストロボ制御部118は、メインコンデンサ117の充電制御及びストロボ116の発光制御を行う。操作スイッチ部119は、記録開始トリガを与えるシャッタボタン等が配置されている。カメラ制御部120は、撮像装置全体の制御を司るMPU等で構成され、内部に調光設定値等を記憶するメモリ120aや動き検出部121を有する。
次に、上記構成の撮像装置の動作例について説明する。
撮像レンズ101を通った光束は、絞り機構部102によって適切な露出に制御され、撮像素子104により光電変換される。撮像素子104は、撮像素子駆動部105によって電荷の蓄積時間が制御されている。撮像素子104から出力された信号は、前段信号処理部106にて相関2重サンプリング、利得制御が行われ、A/D変換部107にてアナログ信号からデジタル信号に変換される。
デジタル変換された信号は、カメラ信号処理部108において、オートホワイトバランス、輪郭強調等々の処理がなされる。このカメラ信号処理部108で処理された信号は、カメラ制御部120に出力され、カメラ制御部120は、その信号を基にフィードバック制御を行う。
カメラ制御部120内の動き検出部121は、連続して入力される画像信号から被写***置の変位を検出し、その大きさや速さを出力する演算回路である。前述した絞り制御、電荷蓄積時間制御、利得制御のいずれも、カメラ制御部120に入力される信号が適正値になるように、該カメラ制御部120は、絞り駆動部103、撮像素子駆動部105、前段信号処理部106を制御する。
記録モード時には、カメラ信号処理部108で処理された信号は、表示駆動部113に供給され、表示部114にリアルタイムに撮像画像(ライブ画像)が表示される。この時点で、操作スイッチ部119から記録開始のトリガが入力されると、カメラ制御部120は、絞り機構部102を絞り駆動部103によって撮影用の絞り値に設定し、前段信号処理部106を撮影用の感度に設定する。
続いてカメラ制御部120は、絞り機構部102を絞り駆動部103により撮影用の蓄積時間で閉じ切るシャッタ動作をするように設定する。その後に撮像素子104にて設定された蓄積時間露光され、蓄積時間終了時に絞り機構部102が閉じ切られることによって遮光される。
遮光中に読み出された映像信号は、A/D変換部107でアナログ信号からデジタル信号に変換されてカメラ信号処理部108を経て、画像データ圧縮伸長部109に供給される。画像データ圧縮伸長部109は一度画像メモリ110に画像データを記憶させ、順次JPEG等の形式に圧縮して画像データ記録再生部111に出力し、これにより半導体メモリ等の記録媒体112に前記画像データが記録される。
被写体を撮像するのに十分な照度がない場合、もしくはストロボ撮影モードに設定されている場合、前述の撮影処理における露光に同期して適切な発光量でストロボ116を発光させる所謂ストロボ撮影が行われる。この処理については後述する。
再生モード時には、記録媒体112から画像データ記録再生部111にて画像データが読み取られて、画像データ圧縮伸長部109に供給される。画像データ圧縮伸長部109で伸長された画像データは、画像メモリ110に一旦記憶された後に表示駆動部113に供給され、表示部114にて画像として再生される。
図2は、本実施形態の撮像装置におけるストロボ撮影処理の一例を説明するためのフローチャート図である。図2での各処理は、ROM等に記憶されたプログラムがRAMにロードされて、カメラ制御部120により実行される。
なお、図2の処理の開始時には、撮像装置の電源スイッチ等がオン操作されてカメラシステムの起動が終了しているものとする。システム起動が行われると、カメラ制御部120を初め、撮像素子104や画像メモリ110などが動作を開始する。そして、システム起動が終了した時点で、表示部114にはライブ画像が表示され、操作スイッチ部119からの記録開始トリガ入力を待機する状態(撮影待機状態)となる。この段階で、操作スイッチ部119からの操作ボタン入力により、撮影に関する設定を行うことが可能となっている。ユーザーは、ストロボ撮影の許可/禁止、ストロボ強制発光などの設定を行うことが可能である。
ステップS202では、カメラ制御部120は、ユーザーによるストロボ設定に従い、ストロボ撮影が行われるか否かを判断する。そして、カメラ制御部120は、ストロボ撮影が行われる場合は、ステップS203に進み、ストロボ撮影が行われない場合は、ステップS204〜ステップS206に進む。
ステップS203では、カメラ制御部120は、ストロボ制御部118を制御して、メインコンデンサ117の充電制御を開始し、ステップS204〜ステップS206に進む。
ステップS204〜ステップS206では、カメラ制御部120は、それぞれAE、AF、WB処理を行うことで、ライブ画像を適正な露出、ピント、色で表示できるようにフィードバック制御を繰り返し、ステップS207に進む。
ステップS207では、カメラ制御部120は、操作スイッチ部119からの撮影準備指示入力であるSW1入力の有無を確認し、SW1入力が無い場合は、ステップS202に戻り、SW1入力が有る場合は、ステップS208に進む。
ステップS208では、カメラ制御部120は、撮影用のAE処理を行い、ステップS209に進む。
ステップS209では、カメラ制御部120は、撮影用のAF処理を行い、ステップS210に進む。
ステップS210では、カメラ制御部120は、ストロボ発光を行うか否かを判断する。発光判断基準は様々であり、例えば、カメラ制御部120は、強制発光ならば常にストロボ発光を行うと判断し、それ以外の発光許可状態であれば、露光時間、逆光判定などの条件に従い、発光を行うか否かを判断する。そして、カメラ制御部120は、ストロボ発光を行うと判断した場合は、ステップS211に進み、ストロボ発光を行わないと判断した場合は、ステップS214に進む。
ステップS211では、カメラ制御部120は、動き検出部121の出力情報を基に、ストロボ制御部118により目標充電レベルを設定すると共に、発光量が低下することによるストロボ光到達距離短縮を補うための露出再設定を行い、ステップS213に進む。なお、ここでの処理については後述する。
ステップS213では、カメラ制御部120は、ステップS211で設定された目標充電レベルと現在のメインコンデンサ117の充電電圧とを比較する。そして、カメラ制御部120は、現在のメインコンデンサ117の充電電圧の目標充電レベルに対する不足量が所定の閾値TH4を超える場合は、ステップS212へ進む。
ステップS212では、カメラ制御部120は、ストロボ制御部118を制御して、メインコンデンサ117の補充電を行い、不足量が閾値TH4を超えなくなるまで充電されると、ステップS213からステップS214に進む。
また、カメラ制御部120は、現在のメインコンデンサ117の充電電圧の目標充電レベルに対する不足量が所定の閾値TH4を超えていなければ、メインコンデンサ117の補充電を行うことなく、ステップS214に進む。ここで、閾値TH4は0でもよく、ステップS211で設定された目標充電レベルに応じて変化するものであってもよい。
ステップS214では、カメラ制御部120は、操作スイッチ部119からの撮影指示トリガ入力(SW2入力)の有無を判断し、SW2入力された場合は、ステップS215に進む。
ステップS215では、カメラ制御部120は、ストロボ発光を行うか否かを判断し、ストロボ発光を行う場合は、ステップS216に進み、ストロボ発光を行わない場合は、ステップS217に進む。
ステップS216では、カメラ制御部120は、調光制御を行い、ステップS218に進む。調光制御とは、まず外光を測光し、続いてストロボ制御部118の制御に従いストロボ116で所定発光量のプリ発光を行い、その反射光を測光する。そして、外光測光値とプリ発光測光値とから本撮影時の適正な発光量を求める。なお、調光制御の詳細については後述する。
ステップS218では、カメラ制御部120は、絞り機構部102を閉じるシャッタ動作を用いる露光での本撮影を行い、露光と同調してステップS216で求めた発光量でストロボ制御部118によりストロボ116に発光させ、ストロボ撮影が完了する。
ステップS217では、カメラ制御部120は、ストロボ116を発光させずに本撮影を行い、撮影を完了する。
ところで、ストロボ撮影を連続して行う場合など、ステップS207のSW1入力時点でメインコンデンサ117がフル充電レベルまで充電されていないことが多い。従って、SW1入力後にステップS212で補充電が行われ、フル充電レベルまでの充電完了を待ってからステップS214のSW2待機状態となる。このフル充電レベルまでの充電の待ち時間によりシャッターチャンスを逃す可能性を、本実施形態では、ステップS211において、被写体の状態に応じて目標充電レベルを変更することで低減する。
図3は、図2のステップS211での目標充電レベル設定及び露出設定の処理の一例を説明するためのフローチャート図である。ここで、動き量の閾値を示すTH1(第1の閾値),TH2(第2の閾値),TH3(第3の閾値)は、TH1>TH2>TH3の関係を有する。動き量とは、動き検出部121から出力される、連続した画像データにおける被写***置の変位の大きさに関する情報を数値で表したものである。
この数値の求め方は、特に限定されず、着目する主被写体の動き量だけを抽出する方法でも、画像全体の各部の抽出された動き量に重みを掛け、平均化処理を行うことにより導き出す方法でも、画像全体の各部の抽出された動き量の最大値を抜き出す方法でもよい。また、別のアルゴリズムにより数値が導出されるものでもよい。
被写体の動き量が大きいとき、被写体の状況は刻一刻と変化していることが想像でき、決定的なシャッターチャンスを捉えるためにはメインコンデンサ117の充電のための待ち時間は短いほど好ましい。
図3において、ステップS401では、カメラ制御部120は、動き検出部121から出力された動き量が最も大きい閾値である閾値TH1以上か否かを判断する。そして、カメラ制御部120は、動き量が閾値TH1以上の場合は、被写体の動き量が非常に大きいものとしてステップS402に進み、動き量が閾値TH1未満の場合は、ステップS404に進む。
ステップS402では、カメラ制御部120は、目標充電レベルを大,中,小のうちの「小」に設定し、ステップS403に進む。メインコンデンサ117の充電電圧が十分に高くない状態で発光させるということは、最大発光量が小さくなることになる。
ステップS403では、カメラ制御部120は、メインコンデンサ117の充電レベル「小」からの発光量で撮像装置の規定する所定のストロボ光到達距離を満たすよう、感度、絞り値及びシャッタ速度の設定値を変更し、図2のステップS213に進む。
ここで、感度及び絞り値を合わせた設定値変更量は、ステップS402で設定した目標充電レベルに応じたものであり、本実施形態では、例えば+2段としている。また、シャッタ速度は、感度及び絞り値を変更した量と同量の露出値に相当する高速側(例えば−2段)へ変更する。こうすることにより、ストロボ光の到達距離は伸張される一方で、外光を取り入れる量は変化させずに済み、ステップS208で行われたAE処理の結果を維持することが可能となる。
ステップS404では、カメラ制御部120は、動き検出部121から出力された動き量が閾値TH1より小さい閾値TH2以上か否かを判断する。そして、カメラ制御部120は、動き量が閾値TH2以上の場合は、ステップS405に進み、動き量が閾値TH2未満の場合は、ステップS407に進む。
ステップS405では、カメラ制御部120は、目標充電レベルを大,中,小のうちの「中」に設定し、ステップS406に進む。
ステップS406では、カメラ制御部120は、メインコンデンサ117の充電レベル「中」からの発光量で撮像装置の規定するストロボ光到達距離を満たすよう、感度、絞り値及びシャッタ速度の設定値を変更し、図2のステップS213に進む。ここでは、感度及び絞り値を合わせた変更量が+1.3段、シャッタ速度の変更量が−1.3段となるように設定値が変更される。
ステップS407では、カメラ制御部120は、動き検出部121から出力された動き量が閾値TH2より小さい閾値TH3以上か否かを判断する。そして、カメラ制御部120は、動き量が閾値TH3以上の場合は、ステップS408に進み、動き量が閾値TH3未満の場合は、ステップS410に進む。
ステップS408では、カメラ制御部120は、目標充電レベルを大,中,小のうちの「大」に設定し、ステップS409に進む。
ステップS409では、カメラ制御部120は、メインコンデンサ117の充電レベル「大」からの発光量で撮像装置の規定するストロボ光到達距離を満たすよう、感度、絞り値及びシャッタ速度の設定値を変更し、図2のステップS213に進む。ここでは、感度及び絞り値を合わせた変光量が+0.7段、シャッタ速度の変更量が−0.7段となるように設定値が変更される。
ステップS410では、カメラ制御部120は、目標充電レベルを「Full」に設定し、感度、絞り値及びシャッタ速度の設定値を変更することなく、図2のステップS213に進む。
なお、本実施形態では、3段階の動き量の閾値を用いて目標充電レベルを切り替える手法を例示したが、閾値の数は3つである必要は無く、固定値の閾値を用いず演算により目標充電レベルを設定する手法を用いることも可能である。このとき、被写体の動き量が大きいほど目標充電レベルを小さい値に設定するようにすればよい。
図4は、図2のステップS216における調光制御の一例を説明するための図である。
本実施形態では、ストロボ116の発光量は観測できず、発光時間を指定することで発光量を規定するシステムを想定している。従来のように、一定のフル充電レベルまでメインコンデンサ117を充電し、その状態からストロボ撮影を行うのであれば、一定の発光時間でプリ発光を発光させれば毎回ほぼ同等の発光量を発光することができる。
従って、非発光で外光のみで照らされる被写体を測光した測光値と、一定発光量のプリ発光を発光させて外光及びストロボ光に照らされる被写体を測光した測光値との比較から、プリ発光量に対しどの程度の光量で発光させればよいかの指標値を求めることができる。その指標値の発光量を実現するための発光時間は、予めメモリ120aに保持している発光テーブルを参照することにより求める。
発光テーブルは、メインコンデンサ117がフル充電レベルまで充電された状態から一定発光量のプリ発光を発光させた後の充電レベルである状態において、所望の発光量を実現するための発光時間を参照するためのテーブルである。本実施形態では、メインコンデンサ117の充電レベルはその時々で異なるため、発光テーブルは複数保持する必要があり、発光時点の充電レベルに応じて使用する発光テーブルを選択的に使用することが必要となる。
このとき、発光テーブルの選択は、図3のステップS402、ステップS405、ステップS408、ステップS410で決めた目標充電レベルではなく、その時点での充電レベルに基づき行われる。
複数の発光テーブルを持つということは、各発光テーブルごとに異なるプリ発光量(プリ発光時間)を使用することも可能であり、図4ではその一例を示しているが、プリ発光時間は、メインコンデンサ117の充電レベルに依存せず一定であってもよい。発光テーブルは、予め所定の充電レベルからの発光時間と発光量の関係を測定し、作成されたものである。ただし、例えば発光量を観測し所望の発光量に達した時点で発光を停止する回路を持つような、発光時間の制御以外の方法でストロボ116の発光量を決められるシステムであれば、発光テーブルを用いる必要は無い。
ストロボ撮影により取得された画像信号は、カメラ信号処理部108において、オートホワイトバランス、輪郭強調等の処理がなされる。また、カメラ信号処理部108では、撮影された画像信号の輝度レベルを観測し、ガンマカーブの適用や主被写体の輝度を適正レベルに近づけるような輝度補正処理も行う。この処理により、図2のステップS213での閾値TH4が0以外の値であっても、また、発光制御に入る時点でのメインコンデンサ117の充電レベルが発光テーブル作成時の充電レベルとずれていても、被写体を適正輝度付近へと補正することが可能となる。
以上説明したように、本実施形態では、被写体の動き量に基づきシャッターチャンスに対する緊急性を判断して目標充電レベル並びに感度及び絞り値の設定値を変更している。これにより、シャッターチャンスを逃すケースを減らすことができるとともにストロボ撮影時に無駄に消費される電力を削減することができる。
(第2の実施形態)
次に、図5及び図6を参照して、本発明の第2の実施形態である撮像装置について説明する。なお、上記第1の実施形態に対して重複又は相当する部分についてはその説明を省略し、図及び符号を流用して相違点についてのみ説明する。
本実施形態では、図5に示すように、図2のステップS213とステップS214との間に、ステップS614〜ステップS617の処理が追加される。
ステップS614では、カメラ制御部120は、カメラ信号処理部108から被写体の色温度情報を取得し、ステップS615に進む。なお、ここで取得する色温度情報は、ステップS206で行うWB補正のために、カメラ信号処理部108がA/D変換部107を介して入力したデジタル信号の信号処理を行い取得した色温度情報でよい。あるいは、色温度測定用のセンサを設けて外光から直接測定した色温度情報を用いてもよい。
ステップS615では、カメラ制御部120は、ステップS614で取得した色温度に基づき、予めメモリ120a等に記憶された補正テーブルから目標充電レベルの補正値を取得し、ステップS616に進む。
図6は、目標充電レベル補正値を取得するための補正テーブルの一例を示す図である。
外光の色温度が低いときには、外光の色の雰囲気を生かして、ストロボ116の発光量を小さく抑制するよう制御するのが好ましい。そのため、外光の色温度が低いときには、メインコンデンサ117の充電レベルは、色温度が高いときに比べて小さくてよい。そのため、被写体の色温度が低いほど目標充電レベルを小さい値に補正する。
ステップS616では、カメラ制御部120は、ステップS615で取得した目標充電レベルの補正値で図2のステップS211で決定した目標充電レベルを補正し、ステップS617に進む。
ステップS617では、カメラ制御部120は、ストロボ光の到達距離を確保するため、感度、絞り値及びシャッタ速度の設定値の再設定を行い、図2のステップS214に進む。なお、図3のステップS403、ステップS406、ステップS409での露出設定を省略して、ステップS617に露出設定を集約する構成でもよい。その他の構成及び作用効果は、上記第1に実施形態と同様である。
なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上記各実施形態では発光装置として撮像装置に内蔵されたストロボを用いる構成を説明したが、撮像装置に着脱可能な外部ストロボを発光装置としても用いても構わない。その場合、撮像装置で検出した被写体の動き量や色温度に応じて撮像装置が外部ストロボの目標充電レベルを設定し、設定された目標充電レベルに従って外部ストロボにあるストロボ制御部が充電の制御を行うようにすればよい。
116 ストロボ
117 メインコンデンサ
118 ストロボ制御部
120 カメラ制御部
121 動き検出部

Claims (4)

  1. 発光部と、該発光部を発光させるための電力を蓄える蓄電部とを備える発光装置を用いた撮影が可能な撮像装置であって、
    撮像される被写体の動き量を検出する動き検出手段と、
    前記動き検出手段により検出された被写体の動き量が大きいほど前記蓄電部の目標充電レベルを小さい値に設定する充電レベル設定手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 被写体の色温度情報を取得する取得手段と、
    前記取得手段により取得された色温度情報に基づき、前記被写体の色温度が低いほど前記目標充電レベルを小さい値に補正する補正手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記目標充電レベルまで前記蓄電部を充電させて前記発光部を発光させたときに所定のストロボ光到達距離を満たすように、撮影用の露出を設定する露出設定手段を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
  4. 発光部と、該発光部を発光させるための電力を蓄える蓄電部とを備える発光装置を用いた撮影が可能な撮像装置の制御方法であって、
    撮像される被写体の動き量を検出する動き検出ステップと、
    前記動き検出ステップで検出された被写体の動き量が大きいほど前記蓄電部の目標充電レベルを小さい値に設定する充電レベル設定ステップと、を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
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